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Wirbelablösevorrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Wirbelablösevorrichtung zum Messen der
Geschwindigkeit; mit der Luft in den Luftansaugkanal einer Brennkraftmaschine strömt.
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Wirbelablösevorrichtungen werden bisher dazu vorgesehen, die Geschwindigkeit
zu messen, mit der die Luft in den Luftansaugkanal von Brennkraftmaschinen fliesst,
indem die Karman'sche Wirbelstrasse benutzt wird, die im Luftstrom gebildet wird,
der in den Ansaugkanal der Brennkraftmaschine strömt Einige dieser Wirbelablöseuorrichtungen
verwenden eine Säule, die so angeordnet ist, dass sie in dem in den Ansaugkanal
der Maschine strömenden Luftstrom Wirbel erzeugt. Die Säule ist mit einem durchgehenden
Loch ausgebildet, in dem ein Hitzdraht angebracht ist, um die Frequenz oder Häufigkeit
aufzunehmen, mit der Wirbel gebildet werden. Derartige herkömmliche Wirbelablösevorrichtungen
haben jedoch gewisse Nachteile, die später beschrieben werden.
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Durch die Erfindung wird eine Wirbelablösevorrichtung geschaffen,
die ein ausreichendes Auflösungsvermögen der Messung der Geschwindigkeit liefert,
mit der Luft in die Maschine strömt,und einen ruhigen und stabilen Lauf des Kraftfahrzeuges
ermöglicht, selbst wenn einer der Hitzdrähte gebrochen ist.
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Dazu'wird durch die Erfindung eine Wirbelablösevorrichtung zum Messen
der Geschwindigkeit, mit der die Luft in den Luftansaugkanal einer Brennkraftmaschine
strömt,
geschaffen, die eine Leitung, die mit dem Ansaugkanal der Maschine verbunden ist,
ein Element, das in der Leitung angeordnet ist, um.in der Luft Wirbel zu bilden,
die durch die Leitung strömt, und einen ersten und einen zweiten Hitzdraht umfasst,
die in der Leitung angeordnet sind und abwechselnd den Wirbeln ausgesetzt sind,
die durch das die Wirbel bildende Element gebildet werden. Der erste und der zweite
Hitzdraht haben einen Widerstand, der sich als Funktion der Temperatur ändert Der
erste und der zweite Hitzdraht stehen mit einer Schaltungseinrichtung in Verbindung,
die Änderungen im Widerstand des ersten und zweiten Hitzdrahtes wahrnimmt und die
Häufigkeit oder Frequenz bestimmt, mit.der die Wirbel im Luftstrom erzeugt werden,
der am die Wirbelbildenden Element vorbeiströmt.
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Da die Hitzdrähte vom die Wirbel bildenden Element getrennt sind,
kann die körperliche Grösse des die Wirbel bildenden Elementes in ausreichendem
Masse herabgesetzt werden, um die Frequenz zu erhöhen, mit der die Wirbel gebildetwerden.
Dadurch wird die Frequenz des Ausgangs~ signals der Schaltungseinrichtung erhöht,
um dadurch das Auf lösungsvermögen der Messung der Strömungsgeschwindigkeit der
angesaugten Luft zu erhöhen.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst.die Schaltungseinrichtung
einen ersten und einen zweiten Wirbeldetektor, die Spannungssignale liefern, die
den Xnderungen in den Widerständen des ersten und des zweiten Hitzdrahtes jeweils
entsprechen, ein erstes und ein zweites Filter zum Herausfiltern von Gleichspannungsanteilen
von den vom ersten und zweiten Wirbeldetektor jeweils zugeführten Spannungssignalen,
ellen Differenti.alverstärker zum Verstärken des Unterschiedes zwischen dcn
Ausgangssignalen
vom ersten und zweiten Filter und ein Impulsgenerator, der ein Impulssignal liefert,
dessen Frequenz der Frequenz des Ausgangssignals vom Differentialverstärker entspricht.
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Selbst wenn einer der Hitzdrähte gebrochen ist, kann die für einen
stabilen Betrieb der Maschine erf orderliche Messung der Geschwindigkeit, mit der
die Luft in -die Maschine strömt, unter Verwendung des verbleibenden Hitzdrahtes
erfolgen. Andererseits treten Schwierigkeiten im Betrieb der Maschine auf, wenn
sich die Geschw;dig--keit des Luftstromes zur Maschine stark ändert, so dass der
Fahrer über den-Ausfall des Hitzdrahtes informiert wird. Der Fahrer kann das Fahrzeug
daher zu einer Servicestation fahren, wo der gebrochene Hitzdraht durch einen neuen
Hitzdraht ersetzt wird.
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Im folgenden werden anhand der zugehörigen -Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher erläutert: Fig. 1 zeigt eine Teillängsschnittansicht eines Teils
einer bekannten Wirbelablösevorrichtung.
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Fig. 2 zeigt das schematische Schaltbild einer elektrischen Schaltung
für die bekannte Wirbelablösevorrichtung.
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Fig. 3 zeigt eine Teillängsschnittansicht eines Teils eines Ausführungsbeispiels
der erfinbungsgemäßen Wirbelablösevorrichtung.
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Fi(J. 4 zeigt eine Querschnittsansicht längs der Linie X-X in Fig.
3.
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Fig. 5 zeigt das schematische Schaltbild einer elektrischen Schaltung
für ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wirbelablösevorrichtung.
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Fig. 6 zeigt das Schaltbild der elektrischen Schaltung von Fig 5 im
einzelnen.
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Fig. 7 umfasst vier Figuren 7A, 7B, 7C und 7D, die die Wellenformen
der Signale zeigen, die an den verschiedenen Punkten der in Fig. 5 dargestellten
Schaltung auftreten, wenn die Schaltung fehlerfrei arbeitet.
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Fig. 8 umfasst vier Figuren 8A, 8B, 8C, 8D, die die Wellenformen der
Signale an den verschiedenen Punkten der in Fig. 5 dargestellten Schaltung zeigen,
wenn einer der Hitzdrähte gebrochen ist.
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Bevor ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben
wird, wird die in Fig. 1 dargestellte bekannte Wirbelablösevorrichtung näher erläutert,
um die damit verbundenen Schwierigkeiten im einzelllen auizuzeigen.
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Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, umfasst die herkömmliche Wirbelablösevorrichtung
eine Leitung 1, die irgendwo in der Mitte des Luftansaugkanals einer nicht dargestellten
Brennkraftmaschine angeschlossen ist. Ein zylindrisches Element 2 ist in der Leitung
1 angeordnet und verläuft quer zur angezeigten Luftströmungsrichtung. Das zylindrische
Element 2 ist mit einem durchgehenden Loch 3 ausgebildet, in dem ein Hitzdraht 4
angebracht ist. Wenn Luft durch die Leitung 1 strömt, werden Wirbel 5 von den gegenüberliegenden
Seiten des zylindrischen Elementes 2 gebildet. Bei der Bildung jedes Wirbels strömt
Luft durch das durchgehende
Loch 3, so dass der Hitzdraht 4 gekühlt
wird oder die vom Hitzdraht 4 abgestrahlte Wärmemenge zunimmt. Die Frequenz oder
Häufigkeit, mit der diese Wirbel gebildet werden oder die vom Hitzdraht 4 abgestrahlte
Wärmemenge ändern sich proportional zur Luftströmungsgeschwindigkeit und liefern
eine Anzeige des volumetrischen Strömungsdurchsatzes. Die Geschwindigkeit, mit der
sich die vom Hitzdraht 4 abgestrahlte Wärmemenge ändert, wird in ein Wechselspannungssignal
umgewandelt, dessen Frequenz oder Periode gemessen wird, um eine Anzeige der Geschwindigkeit
zu liefern, mit der die Luft in den Ansaugkanal der Maschine strömt.
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In Fig. 2 ist eine herkömmliche elektrische Schaltung dargestellt,
die die Geschwindigkeit, mit der sich der vom Hitzdraht 4 abgestrahlte Wärmewert
ändert, in ein Wechselspannungssignal umwandelt. Die Schaltung-umfasst - umfasst
einen Wirbeldetektor 7, der eine Brückenschaltung 11 aus dem Hitzdraht 4 und 3 Widerstände
8, 9 und 10 aufweist, und eine Konstanttemperatursteuerschaltung 12. Die Konstanttemperatursteuerschaltung
12 nimmt den unabgeglichenen Zustand der Brückenschaltung 1 wahr und stellt automatisch
die Spannung nach, die über der Brückenschaltung 11 liegt, um die Temperatur oder
den Widerstand des Hitzdrahtes 4 konstant zu halten. Das Ausgangssignal des Wirbeldetektors
7 liegt an einem Wechselspannungsverstärker 13 und anschliessend an einem Impulsgenerator
14, der das verstärkte Signal in ein Impulssignal mit einer Rechteckwellenform umwandelt.
Die Frequenz des Impulssignals entspricht der Frequenz der Bildung der-Wirbel, die
ausgedrückt werden kann als f - k.d, wobei v die Luftgeschwindigkeit, d die Abmessung
des zylindrischen Elementes senkrecht zur Richtung des Luftstromes und k eine Konstante
sind.
Eine Digitalanzeige der Geschwindigkeit oder des Durchsatzes des Luftstromes zur
Maschine kann dadurch erhalten werden, dass die Impulse pro Zeiteinheit gezählt
werden.
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Eine derartige herkömmliche Wirbelablösevorrichtung hat jedoch verschiedene
Nachteile. Das zylindrische Element, mit dem die Wirbel im Luftstrom erzeugt werden,
der in den Luftansaugkanal der Maschine strömt, ist mit einem durchgehenden Loch
ausgebildet, in dem ein Hitzdraht vorgesehen ist. Das zylindrische Element ist in
seinen minimalen Abmessungen daher begrenzt, so dass auch die maximale Häufigkeit
der Wirbelbildung begrenzt ist, was dazu führt, dass sich kein ausreichendes Auflösungsvermögen
für die Messung der Geschwindigkeit des Luftstromes zur Maschine ergibt. Wenn diese
herkömmliche Vorrichtung darüberhinaus als Ansaugluftströmungssensor zum Messen
der Geschwindigkeit benutzt wird, mit der die Luft in die Maschine eines Kraftfahrzeuges
strömt,und die Messung der Geschwindigkeit des Ansaugluftstromes dazu verwandt wird,
die Kraftstoffversorgung der Maschine zu steuern, kann das Kraftfahrzeug nicht mehr
fahren, wenn der Hitzdraht gebrochen ist.
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In den Figuren 3 bis 6 ist ein Ausführungsbeispiel dei erfindungsgemässen
Wirbelablösevorrichtung dargestellt, die dazu dient, die Geschwindigkeit zu messen,
mit der die Luft in den Luftansaugkanal einer Brennkraftmaschine strömt.
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Wie es in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, weist die Wirbelablösevorrichtung
eine Leitung 21 auf, die vorzugsweise einen durchgehenden rechteckigen Querschnitt
hat.
Die Leitung 21 ist irgendwo in der Mitte des Ansaugkanals der Maschine angeschlossen,
so dass die Luft durch die Leitung 21 in die Maschine eintreten kann. Die Leitung
21 kann beispielsweise am Ausgangsende eines herkömmlichen nicht dargestellten -
Luftfilters im Ansaugkanal der Maschine angeschlossen sein. Die Leitung 21 kann
auch am Einlassende des Luftfilters angeschlossen sein. Eine Honigwabeneinrichtung
22 kann im Einlassteil der Leitung 21 vorgesehen sein, um den in die Leitung 21
eintretenden Luftstrom zu regulieren. Die Honigwabeneinrichtung 22 bewirkt, dass
Luftgeschwindigkeit in andere Richtungen als in die allgemeine Luftströmungsrichtung
beseitigt werden und der Luftstrom zur Leitung 21 reguliert wird.
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Ein wirbelbildendes Element 23 ist in der Leitung 21 stromabwärts
von der Honigwabeneinrichtung 22 angebracht und verläuft quer zur angegebenen Luftströmungsrichtung.
Das wirbelbildende Element 23 umfasst in. der dargestellten Weise zwei langgestreckte
Stäbe, die im Abstand parallel zueinander verlaufen und eine Breite d haben. Wenn
die Luft durch die Leitung 21 strömt, werden Wirbel 24 von den gegenüberliegenden
Seiten des wirbelbildenden Elementes 23 erzeugt. Die Häufigkeit oder Frequenz, mit
der diese Wirbel gebildet werden, ist proportional zur Luftgeschwindigkeit und liefert
eine Anzeige für den volumetrischen Strömungsdurchsatz. Im Weg der Wirbel, die in
der Luft gebildet werden, die an dem wirbelbildenden Element 23 vorbeiströmt, befindet
sich ein Paar von Hitzdrähten 25a und 25b, die quer zur angegebenen Luftströmungsrichtung
verlaufen und symmetrischen der zur angezeigten Luftströmungsrichtung parallelen
Ebene, in der das wirbelbildende Element 23 liegt,
angeordnet sind.
Der Hitzdraht 25a ist an seinen beiden gegenüberliegenden Enden an Klemmen 26a und
26b angebracht, die in der Leitungswand über isolierende Abstandstücke 28a und 28b
angebracht sind. Der andere Hitzdraht 25b ist an seinen gegenüberliegenden Enden
an Klemmen 27a und 27b angeschlossen, die in der Leitungswand über isolierende Abstandstücke
29a und 29b angebracht sind. Die Hitzdrähte 25a und 25b werden abwechselnd den Wirbeln
ausgesetzt, die hinter dem wirbelbildenden Element 23 gebildet werden. Die Hitzdrähte
haben einen Widerstand, der sich als Funktion der Temperatur ändert.
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Jeder Hitzdraht wird dann, wenn er einem Wirbel ausgesetzt ist, gekühlt,
so dass sich sein Widerstand ändert.
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Obwohl in den Figuren 3.und 4 das wirbelbildende Element 23 zwei Stäbe
umfasst, die im Abstand und parallel 2ueinander quer zur Luftströmungsrichtung verlaufen,
Ist diese Ausbildung nicht als Beschränkung anzusehen. Das wirbelbildende Element
23 kann einen anderen Aufbau, beispielsweise in Form eines einzigen Stabes haben,
solange es Wirbel im vorbeiströmenden Luftstrom erzeugen kann. Es versteht sich,
dass die Hitzdrähte 25a und 25b an irgendeiner Stelle in der Leitung 21- angeordnet
werden können, solange sie abwechselnd den Wirbeln ausgesetzt werden können, die
durch das wirbelbildende Element 23 gebildet werden.
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In Fig. 5 ist das Schaltbild der elektrischen Schaltung dargestellt,
die dazu dient, die Häufigkeit oder die Frequenz zu bestimmen, mit der die Wirbel
im Luftstrom gebildet werden, der am wirbelbildenden Element 23 vorbeiströmt. Die
elektrische Schaltung enthält einen ersten und einen zweiten Wirbeldetektor 31a
und 31b, die.im wesentlichen den gleichen Aufbau haben. Der erste Wirbeldetektor
31a umfasst Widerstände 32a, 33a und 34a, die zusammen
mit dem
Hitzdraht 25a eine Brückenschaltung 35a bilden. Eine Konstanttemperatursteuerschaltung
36a liegt zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände 32a und 33a und dem Verbindungspunkt
des Widerstandes 34a mit dem Hitzdraht 25a. Die Konstanttemperatursteuerschaltung
36a liefert den Brückenabgleich, um die Temperatur oder den Widerstand des Hitzdrahtes
25a konstant zu halten, indem die zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände
32a und 34a und dem Verbindungspunkt des Widerstandes 33a mit dem Hitzdraht 25a
liegende Spannung gesteuert wird. In ähnlicher Weise umfasst der zweite Wirbeldetektor
31b Widerstände 32b, 33b und 34b, die zusammen mit dem Hitzdraht 25b eine Brückenschaltung
35b bilden. Eine Konstanttemperatursteuerschaltung 36b liegt zwischen dem Verbindungspunkt
der Widerstände 32b und 33b und dem Verbindungspunkt des Widerstandes 34b mit dem
Hitzdraht 25b. Die Konstanttemperatursteuerschaltung 36b bewirkt eine Steuerung
der Spannung, die zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände 32b und 34b und
dem Verbindungspunkt des Widerstandes 33b mit dem Hitzdraht 25b liegt, um die Temperatur
oder den Widerstand des Hitzdrahtes 25b konstant zu halten.
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Wie es in Fig. 6 dargestellt ist, enthält die Konstanttemperatursteuerschaltung
36a einen Differentialverstärker 37a,. dessen nicht invertierender Eingang mit dem
Verbindungspunkt der Widerstände 32a und 33a verbunden ist, während sein invertierender
Eingang über einen Widerstand am Verbindungspunkt des Widerstandes 34a mit dem Hitzdraht
25a liegt. Der Ausgang des Di-fferentialverstärkers 37a liegt über einen Widerstand
an der Basis eines Steuertransistors 38a, dessen Emitter-Kollektorweg zwischen den
Verbindungspunkt der
Widerstände 32a und 34a und eine Energieversorgung
+V geschaltet ist. Der Differentialverstärker 37a verstärkt die Spannungsdifferenz
zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände 32a und 33a und dem Verbindungspunkt
des Widerstandes 34a mit dem Hitzdraht 25a und legt die verstärkte Spannung als
Gegenkopplungssignal an die Basis des Steuertransistors 38a, der dadurch die Spannung
steuert, die über der Brückenschaltung 35a liegt, um somit die Temperatur oder den
Widerstand des Hitzdrahtes 25a.konstant zu halten. Der Wert der Wärme, die vom Hitzdraht
25a abgestrahlt wird, nimmt zu, wenn der Hitzdraht einem Wirbel ausgesetzt wird,
der durch das wirbelbildende Element 23 in der Luft gebildet wird, die durch die
Leistung 21 strömt. Das führt dazu, dass die Konstanttemperatursteuerschaltung 36a
die Spannung über de-r. Brückenschaltung 35a oder über dem Hitzdraht 25a erhöhte
um dadurch die Temperatur des Hitzdrahtes 25a zu erhöhen.
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In ähnlicher Weise enthält die Konstanttemperatursteuerschaltung 36b
einen Differentialverstärker 37b, dessen nicht invertierender Eingang mit dem Verbindungspunkt
der Widerstände 32b und 33b verbunden ist, während sein invertierender Eingang über
einen Widerstand am Verbindungspunkt des Widerstandes 34b mit dem Hitzdraht 25b
liegt. Der Ausgang des Differentialverstärkers 37b ist über einen Widerstand mit
der Basis eines Steuertransistors 38b verbunden, dessen Emitter-Kollektorweg zwischen
dem Verbindungspunkt der Widerstände 32b und 34b und der Energieversorgung +V liegt.
Der Differentialverstärker 37b verstärkt die zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände
32b und 33b und dem Verbindungspunkt des Widerstandes 34b mit dem Hitzdraht 25b
auftretende, -nicht
abgeglichene Spannung und legt die verstärkte
Spannung an die Basis des Steuertransistors 38b, der dadurch die Spannung steuert,
die über der Brückenschaltung 35b liegt, um somit die Temperatur oder den Widerstand
des Hitzdrahtes 25b konstant zu halten. Der Wert der Wärme, die vom Hitzdraht 25b
abgestrahlt wird, nimmt zu, wenn der Hitzdraht 25b einem Wirbel ausgesetzt wird,
der im Luftstrom erzeugt wird, der durch die Leitung strömt. Das führt dazu, dass
die Konstanttemperatursteuerschaltung 36b die Spannung über der Brückenschaltung
35b oder über den Hitzdraht 25b erhöht, um dadurch die Temperatur des Hitzdrahtes
25b zu erhöhen.
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Wie es in Fig. 5 dargestellt ist, liegen die Spannungsänderungen über
dem Hitzdraht 25a in Form des Ausgangssignals avom ersten Wirbeldetektor 31a über
einen Kopplungskondensator 39a an einem Eingang eines Differentialverstärkers 40.
Das Ausgangssignal a enthält einen Gleichspannungsanteil, der dann auftritt, wenn
der Hitzdraht 25a dem stationären Luftstrom, d.h. einem Luftstrom ohne Wirbel durch
die Leitung 21 ausgesetzt wird, und einen Wechselspannungsanteil, der dann auftritt,
wenn der Hitzdraht Wirbeln ausgesetzt ist, die im Luftstrom durch die Leitung 21
gebildet werden Der Kopplungskondensator 39a bewirkt eine Beseitigung des Gleichspannungsanteils
aus dem Ausgangssignal a. Das Signal c, das an einem Eingang des Differentialverstärkers
40 liegt, enthält daher keinen Gleichspannungsanteil.
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Die Spannungsänderungen über dem Hitzdraht 25b liegen in Form eines
Ausgangssignals b vom zweiten Wirbeldetektor 31b über einem Kopplungskondensator
39b am anderen Eingang des Differentialverstärkers 40. Das Ausgangssignal b enthält
einen Gleichspannungsanteil, der auftritt,
wenn der Hitzdraht 25b
dem stationären Luftstrom durch die Leitung 21 ausgesetzt wird, und einen Wechselspannungsanteil,
der dann auftritt, wenn der IIitzrlraht den Wirbeln ausgesetzt ist, die im Luftstrom
durch ct L<' -Leitung 21 gebildet werden. Der Kopplungskondensat:.or 39b beseitigt
den Gleichspannungsanteil aus dem Ausgangssignal b. Das Signal d, das am anderen
Eingang des Differentialverstärkers 40 liegt, enthält daher keinen Gleichspannungsanteil,
sondern nur den Wechselspannungsanteil.
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Es versteht sich, dass die Wechselspannungsanteile der Ausgangssignale
a und b einen Phasenunterschied von 180 Grad haben, da die Hitzdrähte 25a und 25b
abwechselnd den Wirbeln ausgesetzt sind, die von den gegenüberliegende Seiten des
wirbelbildenden Elementes 23 gebildet werden Der Differentialverstärker 40 liefert
ein Ausgangss;ifija i einem Impulsgenerator 41, der die Wellenform des Signales
i in eine Rechteckwellenform umwandelt. Das Ausgangssignal vom Impulsgenerator 41
ist mit f bezeichnet.
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Wie es in Fig. 6 dargestellt ist, enthält der Differentialverstärker
40 einen Operationsverstärker 44, dessen invertierender Eingang über einen Widerstand
mit dem Kondensator 39a verbunden ist, während sein nicht invertierender Eingang
über einen Widerstand am Kondensator 39b liegt. Der Impulsgenerator 41 enthält einen
Operationsverstärker 45, dessen invertierender Eingang mit dem Ausgang des Operationsverstärkers
44 verbunden ist.
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Eine Spannungsteilerschaltung aus Widersänden 42 tind 43 liegt mit
einem Ende an der Energieversorgung +V und mit dem anderen Ende an Masse. Die nicht
invertierenden Eingänge der Operationsverstärker 44 und 45 sind über
jeweilige
Widerstände mit der Spannungsteilerschaltung an einem Punkt zwischen den Widerständen
42 und 43 verbunden.
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Im folgenden wird anhand der Figuren 7 und 8 die Arbeitsweise der
Wirbelablösevorrichtung zum Messen der Geschwindigkeit beschrieben, mit der die-Luft
in den Luftansaugkanal einer Brennkraftmaschine strömt.
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Insbesondere in Fig. 7 sind in Form der Spannung gegenüber der Zeit
sechs Signalwellenformen a, b, c, d, e und f dargestellt, die dann auftreten, wenn
der erste und der zweite Wirbeldetektor 31a und 31b fehlerfrei arbeiten. Die Figuren
7a, 7b, 7c und 7d haben denselben Zeitmasstab. Mit T1 und T3 ist die Zeit bezeichnet,
in der die Maschine stabil arbeitet, mit T2 ist die Zeit bezeichnet, in der die
Maschine beschleunigt wird,und mit T4 ist die Zeit bezeichnet, j n dor die Maschine
verzögert wird.
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Der erste und der zweite Wirbeldetektor 31a und 31b liefern die in
Fig. 7A dargestellten Ausgangssignale a und b, die über die jeweiligen Kopplungskondensatoren
39a und 39b am Differentialverstärker 40 liegen. Die Kopplungskondensatoren 39a
und 39b beseitigen die Gleichspannungsanteile aus den Signalen a und b und liefern
Signale c und d, die in Fig. 7b jeweils dargestellt sind. Dadurch wird sichergestellt,
dass der Operationsverstärker 40 ein stabiles Wechselspannungsausgangssignal e liefern
kann, das einen konstanten Gleichspannungspegel hat, wie es in Fig. 7C dargestellt
ist, und sich somit eine fehlerfreie Wirbelwahrnehmung über den gesa!iiten Bereich
der Maschinenarbeitsweisen T1 bis T4 selbst dann
ergibt, wenn irgendeine
Abweichung in der Wärmeabstrahlungs oder Wirbelsensorcharakteristik der Hitzdrähte
25a und 25b aufgrund von Widerstandsänderungen dieser Drähte und/oder einer Verschmutzung
der Drähte auftritt Ohne die Verwendung der Kopplungskondensatoren würde der Differentialverstärker
40 den Unterschied zwischen den Gleichspannungsanteilen der Ausgangssignale a und
b sowie den Unterschied zwischen den Wechselspannun(Jsanteilen verstärken und die
Gleichspannungspegelschwankungen in das Ausgangssi(jnal e einführen, was zu einer
verschlechterten Wirbelwahrnehmung führen würde. Das Ausgangssignal e vom Differentialverstärker
40 liegt anschliessend am Impulsgenerator 41. Der Impulsgenerator 41 liefert an
seinem Ausgang ein Impulssignal f, das in Fig. 7d dargestellt ist und eine Frequenz
hat, die proportional zur Geschwindigkeit ist, mit der die Luft in den Ansaugkanal
der Maschine strömt.
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In Fig. 8 sind in Form der Spannung gegenüber der Zeit die sechs Wellenformen
der Signale a, b, c, d, e, f dargestellt, die dann auftreten, wenn der Hitzdraht
25b gebrochen ist. Es sei angenommen, dass die Maschine unter den selben Verhältnissen
arbeitet, wie es in Verbindung mit Fig. 7 beschrieben wurde. Mit Tl und T3 sind
daher Arbeitsweisen bezeichnet, bei denen die Maschine stabil läuft, während mit
T2 eine Beschleunigung der Maschine bezeichnet ist.
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Aus Fig. 8A ist ersichtlich, dass der erste Wirbeldetektor 31A ein
Ausgangssignal a liefert, das dieselbe Wellenform hat, wie es in Fig. 7A dargestellt
ist.
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Da der gebrochene Hitzdraht 25b einen unendlich grossen
Widerstandswert
hat, macht die zweite Konstanttemperatursteuerschaltung 36b die Spannung über der
Brückenschaltung 35b so klein wie möglich. Das hat zur Folge, dass der zweite Wirbeldetektor
31b ein Ausgangssignal b mit einem konstanten Gleichspannungspegel liefert, wie
es in Fig. 8A dargestellt ist.
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Aus Fig. 8B ist ersichtlich, dass das Signal c, das den Wechselspannungsanteil
des Signals a darstellt und an einem Eingang des Differentialverstärkers 40 liegt,
dieselbe Wellenform hat, wie es in Fig. 7B dargestellt ist, wo hingegen das Signal
d am anderen Eingang des Differentlalverstärkers 40 auf einem konstanten Bezugswert
gehalten wird, da der konstante Gleichspannungspegel des Signals b durch den Kopplungskondensator
39b blockiert wird. Folglich verstärkt der Differentialverstärker 40 den Wechselspannungsanteil
des Ausgangssignals a vom ersten Wirbeldetektor 31a, der fehlerfrei arbeitet. Der
Differentialverstärker 40 liefert ein Ausgangssignal e, das in Fig. 8C dargestellt
ist, dem im Pulsgenerator 41, der ein Impulse signai f erzeugt, das in Fig. 8D dargestellt
ist.
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Aus der Wellenform des Signals f ist ersichtlich, dass die Wirbelablösevorrichtung
die Geschwindigkeit, mit der die Luft in die Maschine einströmt, ohne Schwierigkeiten
während der Betriebsweisen T1 und 13 messen kann, wenn die Maschine unter stabilen
Verhältnissen arbeitet.
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Wenn die Geschwindigkeit, mit der die Luft in die Maschine einströmt
sich stark ändert, wie es beispielsweise bei einer Beschleunigung T2 der Maschine
der Fall ist, hat das Impulssignal f jedoch einen Teil 50 ohne Impulse, so dass
die Messung der Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Luft versagt. Das ergibt
eine Information über Maschinenschwierigkeiten für den Fahrer, so dass der
Fahrer
den Ausfall des Hitzdrahtes 25b erfahren kann.
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Durch die Erfindung wird daher eine Wirbelablösevorrichtung zum'Messen
der Geschwindigkeit geschaffen, mit der Luft in den Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine
einströmt. Zwei Hitzdrähte sind ausserhalb des wirbelbildenden Elementes in einer
Leitung angeordnet, die mit dem Ansaugkanal der Maschine verbunden ist. Gemäss der
Erfindung ist die Verwendung eines wirbelbildenden Elementes mit geringer Grösse
möglich. Dadurch erhöht sich die Frequenz der Wirbelbildung oder die Frequenz des
Ausgangsimpulssignals,.
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das die Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Luft angibt, wodurch
das Auflösungsvermögen der Messung der Geschwindigkeit der Luft, die zur Maschine
strömt, und die Ubergangscharakteristik der Maschine während einer schnellen Beschleunigung
und einer schnellen .Verzögerung verbessert werden. Selbst wenn einer der Hitzdrähte
gebrochen ist, ist darüberhinaus die ffir den stabilen Betrieb der Maschine notwendige
Messung der Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Luft durch die Verwendung des
verbleibenden Hitzdrahtes sichergestellt. Der Fahrer wird über einen derartigen
Ausfall des Hitzdrahtes über Maschinenschwierigkeiten informiert, die dann auftreten,
wenn sich die Geschwindigkeit stark ändert, mit der die Luft in die Maschine strömt.
Der Fahrer kann das Fahrzeug daher zu einer Servicestation fahren, wo der gebrochene
Hitzdraht durch einen neuen Hitzdraht ersetzt wird.
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